页数：19页文件大小：1.46 MB来源： 化工原理ppt课件
本课件对应《化工原理》第四节 过滤原理及设备，沿第四节过滤原理及设备主线展开，系统梳理过滤、滤饼等核心概念、公式推导与工程计算思路，并配合图示说明典型设备结构与操作要点，可用于课前预习、课堂对照与课后复习。
第四节过滤原理
及设备一、过滤原理1.过滤基本概念过滤是利用重力或外力造成的压差，使含固体颗粒的非均相物系通过多孔性介质，实现固液分离的操作。
①过滤介质：将过滤操作所使用的多孔性物质称为过滤介质，其作用是截留悬浮液中的固体颗粒。
工业常用的有：Ⅰ织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的的织物，及由玻璃丝或金属丝织的网。
这类介质能截留颗粒的最小直径为5~65μm，工业应用最为广泛。
第四节过滤原理（续）
Ⅱ多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔的陶瓷、多孔塑料、多孔金属烧结制成的管或板，能拦截最小直径为1~3μm的微细颗粒。
Ⅲ堆积介质：由各种固体颗粒(砂、木碳、石棉、硅藻土)或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中，处理含固体量很少的悬浮液，如自来水厂饮水的净化。
Ⅳ多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。
广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。
可用于截留1μm以下的微小颗粒。
过滤介质
②滤浆、滤饼和滤液Ⅰ滤浆：将过滤操作中需要处理的悬浮液称为滤浆或料浆；Ⅱ滤饼：留在过滤介质上的固体颗粒，称为滤饼或滤渣，有可压缩滤饼（在操作压差下会发生形变）与不可压缩滤饼之分；滤浆滤饼过滤介质滤液Ⅲ滤液：通过滤饼和过滤介质后的清液，称为滤液。
过滤介质（续）
2.两种过滤方式原理①表面过滤（滤饼或饼层过滤）随过滤进行，滤渣在滤介的一侧形成滤饼。
初时，＜滤介微孔的颗粒可能穿过滤介进入滤液使之混浊；但颗粒经过微孔时的“架桥现象”使流道更狭窄，使小于孔道直径的颗粒也能被拦截，滤液逐渐清澈，当滤饼形成后，滤液便澄清了。
此时将初始浊液重新过滤即可得澄清溶液。
可见，有效过滤靠的是滤饼而不是滤介。
“架桥”现象
颗粒床层
②深层过滤（深床过滤）当悬浮液中所含颗粒很小且含量较低（颗粒浓度＜0.1%）时，可用较厚的颗粒床层做成过滤介质过滤。
颗粒随液体进入床层内细长弯曲的孔道时，靠静电及分子力的作用而附着在孔道壁上。
床层上没有滤饼形成，用于从稀悬浮液得到澄清液，故又称为澄清过滤。
适用于生产能力大而悬浮液中颗粒小、含量低的场合，如饮用自来水的过滤。
过滤介质
3.滤饼的可压缩性①滤饼的压缩性滤饼受压↑，ε↓，流动阻力↑将空隙结构不因操作压差增大而变形的滤饼称为不可压缩滤饼或刚性滤饼；在操作压差作用下会发生变形的滤饼则称为可压缩滤饼。
②助滤剂当悬浮液中颗粒很细或滤饼处于可压缩状态时，过滤介质的孔隙很容易被堵死，使过滤操作阻力很大、过滤困难；为减少过滤过程的流动阻力，可采用助滤剂来增加滤饼刚性和空隙率，使滤液易于通过。
常用的助滤剂有：硅藻土、石棉、活性炭、纤维粉等。
过滤介质（续）
4.滤饼的洗涤一些过滤过程需要回收滤饼中残余的滤液或除去滤饼中的可溶性盐，则在过滤结束时用清水或其他液体通过滤饼流动，称为洗涤。ab段——洗出液基本上是滤液，置换洗涤。bc段——洗涤液中溶质浓度急剧下降。cd段——滤饼中的溶质被洗涤液沥取带出的阶段。
过滤速率
5.过滤过程的特点过滤过程实为一非定态过程，但可按拟定态处理。
过滤速率：Aq=Vu=dV=dqAdτdτq—单位过滤面积所通过的滤液量；m3/m2
二、过滤
设备过滤设备按产生压差的不同方式可分为两大类：①压滤和吸滤：如叶滤机、板框过滤机、回转真空过滤机等；②离心过滤：如各种间歇卸渣和连续卸渣的离心机。
主要构件
1.叶滤机———主要构件为滤叶
滤板两侧表面有交错沟槽及凹凸
2.板框压滤机①结构和工作原理：Ⅰ结构：由多块滤板和滤框交替排列组成。
滤框和滤板均为方形，其右上角圆孔是滤浆通道，左上角圆孔是洗涤水通道，滤板两侧表面有交错沟槽及凹凸面，滤布放在其两侧。
过滤原理
1-非洗涤板2-框3-洗涤板板框的四角均开孔板框压滤机部件组装:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1Ⅱ过滤原理◆过滤过程：滤浆由总管入框→框内形成滤饼→滤液穿过滤饼和滤布→经板底旋塞直接排出(明流)→板底流出的滤液汇于总管排出(暗流)◆洗涤过程：洗涤液由总管入板→3、2间滤布→滤饼→2、1间滤布→非洗涤板→板底排出
主要用于过滤含固量多的悬浮液
②规格型号板框压滤机A为暗流式③特点及应用板框式压滤机的板与框可用金属、木材、塑料等不同材料制造，数目一般为10 ~ 60块，过滤面积为2~80m2，操作压力通常为0.3~1MPa。
板框式过滤机结构紧凑、价格低廉、过滤面积大、对物料适应能力强、主要用于过滤含固量多的悬浮液，因操作压力较高，可用于过滤细小颗粒或悬浮液；但过程是间歇操作，生产能力低下，拆卸、清洗和组装阶段都需要人工操作，工作环境较差，劳动强度大，只适用于小规模生产。
明流式过滤面积，m2手动压紧，Y为液压压紧框内边长，mm型号为BMS20/635–25的板框过滤机表示的含义是：框厚，mm
回转真空过滤机
3.回转真空过滤机①结构与工作原理主要部件为转筒，其表面有一层金属网，网上盖有滤布。
转筒下部浸入滤浆槽中，沿转筒周边用隔板分为12个小过滤室，各小室均有一小孔用来抽真空；转筒右侧装有卸渣用的刮刀。
转筒旋转过程中，依次进行着过滤、洗涤、吸干、卸渣等操作，转筒圆周上可划分为过渡区、洗涤区、吸干区及吹松卸渣区，能自动连续进行过滤操作。
回转真空过滤机（续）
②特点及应用转筒真空过滤机能连续自动操作、节省人力、生产能力较大，适于大处理量易过滤料浆的过滤，是工业生产中应用较广的连续操作型过滤机；但其存在过滤面积较小、过滤压差较低、附属设备较多、投资费用较大等不足，还需要进一步改进。
回转真空过滤机（续）
4.离心过滤机离心过滤按操作方式分为间歇式和连续式，是藉旋转液体产生的径向压差作为过滤的推动力的过滤操作。
离心过滤机的主要部件有滤筐和滤网，工作时通过悬浮液与滤筐同时旋转所产生的离心力，使液体产生径向压差，通过滤饼、滤网及滤筐而流出。
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